Kosten runter, Effizienz rauf mit Pilot- und Assistenzfunktion

Nicht die schiere Menge der erfassten Daten, sondern deren Qualität und Relevanz bilden die Grundlage für erfolgreiche Optimierungen der Prozesse. Künstliche Intelligenz (KI) schafft ganz neue Perspektiven und Möglichkeiten, wenn es darum geht, große Datenmengen zu verarbeiten und daraus sinnvolle Schlüsse zu ziehen.

Aus den relevanten Daten können so Prognosen zu Wartungsbedarf (Predictive Maintenance) erstellt, Auswertungen und Dokumenta­tion papierlos in Echtzeit generiert oder mit Hilfe KI-gestützter Apps Spritzgießwissen abgefragt werden. Auf diese Weise lassen sich in einer ‚smarten‘ Produktion Abläufe dynamisch steuern und optimieren und damit verfügbare Ressourcen noch effizienter nutzen – etwa bei Auftragsplanung, Qualitätssicherung, Werkzeugverwaltung oder Instandhaltung.

Kommunikation in einheitlicher Sprache

In der Regel sind in den Spritzgießprozess auch Temperiergeräte, Robot-Systeme und weitere Peripherie eingebunden. Alle Komponenten sollten möglichst einfach und zuverlässig zusammenspielen – am besten von einer zentralen Steuerung aus und auf Basis synchronisierter Werte und Parameter. Voraussetzung dafür ist der Datenaustausch ‚in einer Sprache‘.

Die herstellerunabhängige Schnittstelle OPC UA ist hierfür die optimale Lösung. Mittels ‚Plug-and-Play‘ werden Geräte automatisch erkannt und in die Steuerung integriert. Idealerweise ist die ‚smarte‘ Maschine umfassend vernetzt, überwacht ihre Prozesse, regelt sie adaptiv und unterstützt den Bediener aktiv dabei, Produktionsabläufe intuitiv einzustellen. Über ‚smarte‘ Services kann dieser per Remote-Zugriff oder App bei Bedarf schnell und zielgerichtet Erläuterungen, Bild-für-Bild-Anleitungen und Fehleranalysen erhalten. Sollte es dennoch zu ungeplanten Stillstandzeiten kommen, lassen sich Ersatzteile per interaktiven Katalog zielgerichtet und rund um die Uhr online bestellen. ‚Predictive Maintenance‘ sorgt dafür, dass es gar nicht so weit kommt.

Voraussetzung ist eine ‚smarte‘ Kommunikation zwischen der Maschine beziehungsweise Fertigungszelle und ihrem Herzstück, dem Spritzgießwerkzeug. Auf der Fakuma 2024 war bei Arburg dazu ein Allrounder 720 E Golden Electric mit einem 24-fach-Werkzeug der Firma Hack und ‚Moldlife Sense‘ ausgestattet. Dieses Computersystem ermöglicht ein sensorgesteuertes Werkzeug-Monitoring über den kompletten Lebenszyklus und erkennt frühzeitig Veränderungen des Werkzeugs. In der Maschinensteuerung lassen sich die Messwerte verschiedener Sensoren visualisieren und einzelnen Events – wie Warnungen, Alarme und Fehlerhinweise – anzeigen und dokumentieren. So kann der Anwender Auffälligkeiten im Prozess schnell erkennen und einschätzen, was zu tun ist.

Stellschrauben für mehr Effizienz

Um den Spritzgießalltag mittels digitaler Produkte und Services deutlich zu erleichtern, hat Arburg das Kundenportal arburgXworld mit seinen zahlreichen Apps entwickelt, die in der Basisversion sogar kostenlos sind. Hinzu kommen die eigenen Selogica- und Gestica-Steuerungen samt zugehöriger Assistenz- und Pilotfunktionen, zu denen man auf der Fakuma an einem Gestica-Demonstrator mehr erfährt.

Die Steuerung ist der ‚intelligente‘ Kopf der Maschine und kann den Bediener beim Rüsten, Einrichten und Betrieb umfassend und aktiv unterstützen – was sich in Zeiten von Fachkräftemangel und hoher Personalkosten schnell auszahlt. Mit Hilfe digitaler Features lässt sich an der Spritzgießmaschinen deutlich Optimierungspotenzial hinsichtlich Produktions- und Kosteneffizienz erschließen. Die App ‚MachineFinder‘ hilft, die passende Maschine aus dem Bestand zu ermitteln und liefert gleich die zugehörigen Richtwerte für erste Kalkulationen. Um die Rüstzeiten kurz zu halten, unterstützt der Einrichtassistent den Bediener Schritt für Schritt – vom menügeführten Werkzeugeinbau über die automatische Erstberechnung der Parameter bis zum Teachen des Ablaufs.

Mit der App Virtual Control erhält man Voransichten der Ablaufprogrammierung und kann Datensätze direkt am PC optimieren. Mit Hilfe einer KI-unterstützten Variantenanalyse wird die Spritzgießsimulation mit der Assistenzfunktion FillAssist automatisiert und ‚lernt‘, welche Auswirkungen die Änderungen von Maschinenparametern haben. Die in die Steuerung integrierte Füllsimulation ist darauf ausgelegt, beim Anfahren schnell zum Gutteil und in eine stabile Produktionsphase zu kommen. Gleichmäßiges und kontrolliertes Aufheizen oder Abschalten von Zylindermodul und Werkzeug übernimmt automatisch der Energy­Assist.

Reduzierte Teilekosten durch optimierte Zykluszeiten sind der Kundennutzen des ‚CycleAssist‘, durch den die Steuerung den programmierten Zyklusablauf kennt. Per Klick können unproduktive Zeiten eliminiert und die Zykluszeit optimiert werden. Der ‚Meltassist‘ wiederum berechnet automatisch die Auslastung der Plastifizierung und die Verweilzeiten und trägt aktiv dazu bei, Material zu sparen.

Teilequalität verbessern

Eine Herausforderung hinsichtlich der Teilequalität ist die Verarbeitung alternativer und anspruchsvoller Kunststoffe, insbesondere von Post-Industrial-(PIR-) und Post-Consumer-Rezyklaten (PCR). Auch bei Chargenwechsel oder inhomogener Neuware können Pilotfunktionen in der Gestica-Steuerung stabile Prozesse sicherstellen:

Der aXw Control RecyclatePilot nutzt die vorhandene Maschinen-Sensorik, um schwankende Materialqualitäten zuverlässig auszugleichen und das Schussgewicht konstant zu halten. Das reduziert deutlich die Ausschussrate. Störungen des Füllverlaufs lassen sich mit dem ScrewPilot kompensieren und so eine stabile Formfüllung sicherstellen, während der Pressure­Pilot für eine bionisch optimierte Druckregelung sorgt, um Unterfüllungen oder Gratbildung zu vermeiden.

Beide Pilotfunktionen sind bei der Fertigung medizi­nischer Spritzenkolben mit einem hybriden Allrounder 570 H aktiv. Die exakte Nachdruckregelung mit Hilfe von Werkzeug-Innendrucksensoren ermöglicht der ReferencePilot. Die Daten aus dem Spritzgießprozess sowie qualitäts- und servicerelevante Daten können auch an übergeordnete Software-Tools und Plattformen bereitgestellt werden.

Mit dem Scada-System Arburg Turnkey Control Module (ATCM) lassen sich Prozess- und Qualitätsdaten teilespezifisch zusammenführen und wichtige Anlagenfunktionen visualisieren. Dazu liefern die Spritzgießmaschine, Automation und Peripherie jeweils alle relevanten Daten an das ATCM. Auf diese Weise kann jedes einzelne Spritzteil zu 100 Prozent rückverfolgt werden.

Die teilespezifischen Daten aus dem Spritzgießprozess sowie der Automation werden mit den Ergebnissen der optischen Überprüfung des Einlegeteils verknüpft. Die vollautomatisierte Anwendung ist zudem ein Praxisbeispiel für die Initiative R-Cycle: Mittels digitaler Produktpässe werden relevante Recycling-Daten während des Produktlebenszyklus in Echtzeit erfasst und die Grundlage für datenbasierte Materialströme geschaffen. Voraussetzung für die informationstechnisch vernetzte Spritzgießproduktion ist die Anbindung der Maschinen an ein Manufacturing Execution System (MES) wie das Arburg Leitrechnersystem ALS.

Quelle: Arburg GmbH + Co KG